SM4算法原理_sgp4算法

SM4算法原理_sgp4算法前面的文章介绍了SM4算法的C语言实现,源码可见我的另一篇文章:https://blog.csdn.net/cg129054036/article/details/83012721;这篇文章介绍SM4算法原理,这部分可能会比较枯燥,但数学要求也不是太高。目录1.概述2.参数产生3.轮函数4.密钥扩展5.加密/解密过程1.概述2012年3月,国家密码管理…

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前面的文章介绍了SM4算法的C语言实现,源码可见文章:SM4国密对称算法源码解析_10点43的博客-CSDN博客_sm4代码

本文将会介绍SM4算法原理,这部分可能会比较枯燥,但数学要求也不是太高。


目录

1.概述

2. 参数产生

3. 轮函数

4. 密钥扩展

5. 加密/解密过程


1.概述

2012年3月,国家密码管理局正式公布了包含SM4分组密码算法在内的《祖冲之序列密码算法》等6项密码行业标准。与DES和AES算法类似,SM4算法是一种分组密码算法。其分组长度为128bit,密钥长度也为128bit。加密算法与密钥扩展算法均采用32轮非线性迭代结构,以字(32位)为单位进行加密运算,每一次迭代运算均为一轮变换函数F。SM4算法加/解密算法的结构相同,只是使用轮密钥相反,其中解密轮密钥是加密轮密钥的逆序。SM4算法的整体结构如图所示:

SM4算法结构图:

SM4算法原理_sgp4算法


2. 参数产生

  1. 字节由8位2进制数表示,字由32位2进制数表示;
  2. S盒为固定的8bit输入和输出置换;
  3. 加密密钥长度为128bit,表示为MK=(MK0,MK1,MK2,MK3),其中MKi (i=0,1,2,3)为字。轮密钥表示为rki(i=0,1,2…..,31)为字。FK=(FK0,FK1,FK2,FK3)为系统参数,CK=(CK0,CK1,…..,CK31)为固定参数,都为字。

3. 轮函数

整体的加密函数为:

SM4算法原理_sgp4算法

其中T为一个合成置换,由非线性变换和线性变换复合而成。

  • 非线性变换由4个平行的S盒构成,S盒的数据均采用16进制。
  • 线性变换公式如下,其中B为非线性变换得到的字SM4算法原理_sgp4算法

4. 密钥扩展

已知加密密钥MK=(MK0,MK1,MK2,MK3),系统参数FK=(FK0,FK1,FK2,FK3),固定参数CK=(CK0,CK1,…..,CK31).

rki为轮密钥,轮密钥由加密密钥生成。

首先,SM4算法原理_sgp4算法

然后对i=0,1,2,…,31:

      SM4算法原理_sgp4算法

改变换与加密中的T变换基本相同,只是将其中的线性变换改为:SM4算法原理_sgp4算法,由于系统参数个固定参数是已知的,轮密钥即可求得。


5. 加密/解密过程

加密最后一轮变换时,输出为:

SM4算法原理_sgp4算法

最后输出是加密的反序,解密时只是将轮密钥的使用顺序进行逆向进行。

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